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本文介紹了應(yīng)用MCS251設(shè)計一個多功能、多用途的自動配料稱重顯示儀表。以Atmel公司生產(chǎn)的AT89C52Flash單片機(jī)為核心,采用了22$結(jié)構(gòu)分辨率高達(dá)24位的AD7710芯片完成模數(shù)轉(zhuǎn)換,通過8279芯片完成鍵盤及顯示部分的控制,實現(xiàn)了RS2232接口與PC機(jī)之間的通訊,構(gòu)成了可以完成自動配料的多功能儀表。通過軟件設(shè)計,加強(qiáng)了自動配料精度的控制,實現(xiàn)了故障自動報警、信息自動保存、多種配料控制方式等功能。該自動配料稱重儀表能實現(xiàn)4種原料的累加計量功能。
1　引言
隨著現(xiàn)代建筑業(yè)對混凝土質(zhì)量的要求不斷提高,老式攪拌站已經(jīng)無法滿足工程要求,所以在國內(nèi)市場上出現(xiàn)很多混凝土攪拌站生產(chǎn)廠家,攪拌站的種類也各種各樣。在混凝土生產(chǎn)過程中,物料的計量精度是保證混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵,在各種計量方式中,采用儀表作為獨立的計量設(shè)備是廣為采用的辦法。由于混凝土的生產(chǎn)環(huán)境比較惡劣,所以在設(shè)計混凝土配料儀表時必須針對環(huán)境的特殊性,才能使儀表有實用價值。另外,儀表和大功率的動力設(shè)備直接使用相同的電源,電源的干擾很大,所以儀表應(yīng)能有較強(qiáng)的抗干擾能力。為了提高配料精度,采用高精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片是必須的。多功能稱重配料顯示儀表內(nèi)部主要包含以下6大部分:單片機(jī)控制電路、RS232通訊電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、輸入輸出電路、電源電路和鍵盤顯示電路。
多功能自動配料稱重儀表以微機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心,可以保證系統(tǒng)在高效、快速的情況下工作,精度高,穩(wěn)定性好,由于其內(nèi)部含有可編程的信號放大器AD7710,所以可以直接和重量傳感器連接,簡化外圍電路,成本低。配料稱重儀表在混凝土攪拌站中將發(fā)揮重要作用,應(yīng)用前景廣泛。
2　自動配料稱重儀表的構(gòu)成及功能
211　配料稱重儀表的功能
該儀表的功能是用來實現(xiàn)對混凝土進(jìn)行自動配料。通過程序控制相應(yīng)閥門使一種物料落入稱重盤,傳感器將相應(yīng)的壓力信號送至AD7710芯片,經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后,由8279芯片控制顯示電路顯示相應(yīng)數(shù)值,當(dāng)該種物料的重量與程序預(yù)設(shè)的值相符時(要考慮空中落差),開始下一種物料的配比。在計量配料過程中采用累加計量稱重的方法,當(dāng)4種物料配比達(dá)到要求后就可以放入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌。
212　主要技術(shù)指標(biāo)
(1)電源:220VAC50Hz；(2)濕度:90%濕度(無凝結(jié));(3)顯示范圍:12位(6位重量、6位配方);(4)工作溫度:-10℃～40℃;(5)靈敏度:0～30mV;
(6)顯示分度:1,2,5,10,20,50,100,200;(7)采樣速度:200次/s;(8)接口:輸入電壓小于24V,開關(guān)量輸出電流小于500mA;(9)最大量程:60000;(10)傳感器輸出為20mV。
3　自動配料稱重儀表的硬件電路設(shè)計
應(yīng)用MCS251設(shè)計一個多功能、多用途的稱重配料顯示儀表。在單片機(jī)控制電路中,通過AT89C52完成對各部分的實時控制,X5045芯片用于實現(xiàn)對系統(tǒng)電源監(jiān)視同時提供看門狗定時器功能,其外部復(fù)位電路為整個系統(tǒng)提供上電復(fù)位操作;通過控制8279的相應(yīng)引腳,完成鍵盤掃描、信息顯示;同時為了提升系統(tǒng)的存儲空間,擴(kuò)展了外部RAM和ROM。在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路中,由電阻應(yīng)變式傳感器傳來的信號經(jīng)AD7710芯片完成模數(shù)轉(zhuǎn)換,在硬件設(shè)計過程中要注意該部分使用獨立的+5V電源,相應(yīng)引腳連接要注意去耦問題。在通訊電路中,利用MAX232完成單片機(jī)與外設(shè)的通訊連接,該芯片使用單一+5V電源供電,完成RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換,這是整個通訊部分的核心,同時要采用光電隔離裝置實現(xiàn)對干擾信號的隔離。在電源電路中,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計需要,將有效值220V,50Hz交流電經(jīng)變壓器降壓以及整流、濾波和穩(wěn)壓操作提供3個獨立的直流電源,實現(xiàn)對各電路的驅(qū)動。設(shè)計中利用74HC574和74HC245芯片控制ULN2003和TLP521完成輸入輸出操作,鍵盤部分采用2×3鍵盤矩陣,顯示部分采用共陽極接法,配合8279實現(xiàn)按鍵功能及信息顯示。
4　配料稱重儀表的軟件電路設(shè)計
本系統(tǒng)軟件主要完成模數(shù)轉(zhuǎn)換、鍵盤操作、自動配料、LED顯示等功能。系統(tǒng)軟件主要由主程序、鍵盤控制子程序、模數(shù)轉(zhuǎn)換子程序、自動配料子程序、標(biāo)定(比例關(guān)系)子程序(在按鍵分析子程序中)、參數(shù)設(shè)置子程序(在按鍵分析子程序中)等組成。主程序流程圖如圖3所示。其中,1號任務(wù)為8279顯示區(qū)數(shù)據(jù)刷新;2號任務(wù)為對AD7710寫控制字;3號任務(wù)為顯示電壓信號值;4號任務(wù)為讀AD7710子程序;5號任務(wù)為A/D數(shù)值處理;6號任務(wù)為按鍵分析子程序。
5　結(jié)論
通過對所設(shè)計的多功能、多用途的配料稱重顯示儀表進(jìn)行試驗測試和實際應(yīng)用分析,得到如下幾點結(jié)論:
(1)采用AD公司的24位A/D轉(zhuǎn)換芯片,轉(zhuǎn)換速度快,精度高,穩(wěn)定性好,由于其內(nèi)部含有可編程的信號放大器,所以可以直接和重量傳感器連接,簡化外圍電路。
(2)實現(xiàn)了RS232接口與PC機(jī)之間的通訊,構(gòu)成了可以完成自動配料功能的配料儀表。
(3)通過軟件設(shè)計,加強(qiáng)了配料精度的控制,實現(xiàn)了故障自動報警、信息自動保存、多種配料控制方式等功能。
(4)該配料稱重儀表能實現(xiàn)4種原料(根據(jù)需要可調(diào)節(jié))的累加計量功能。

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